Металлоконструкции в архитектуре

Если вантовые конструкции организуются из растянутых стержневых элементов, стальные мембраны используют висячие растянутые континуальные поверхности, активные по форме. Мембранные покрытия представляют собой пространственные конструкции, основу которых составляет гибкий тонкий металлический лист, закрепленный по периметру на жестком опорном контуре.

Применение вертикальных диафрагм и монолитных ядер жесткости позволяет в целом повысить жесткость каркаса и уменьшить количество необходимых связей, надежно закрепляя здание от перекоса. Такое решение особенно выгодно в многоэтажных зданиях, где отсутствие связей увеличивает функциональность внутреннего пространства и архитектурную привлекательность в целом.

Фермы представляют собой системы стержневых элементов, объединенных в узлах в геометрически неизменяемые решетчатые пролетные конструкции. Фермы относятся к типу несущих систем, активных по вектору в плане взаимодействия с внешним силовым потоком.

Стержень как конструктивный элемент может быть вариативно расположен в пространстве. Так из стержней можно образовывать пространственные регулярные и нерегулярные направленные несущие системы. Такие пространственные системы работают в разных плоскостях и используются в качестве основных несущих конструкций, способных перекрывать большие пролеты, имея при этом эффектный внешний вид.

Под балочными принято понимать плоскостные системы, противодействующие поперечной нагрузке сечением.

Преимуществами балочных систем являются высокая заводская готовность металлических элементов и удобство, а соответственно и скорость монтажа металлоконструкций. В то же время балочные системы имеют ограниченное применение из-за недостаточно эффективного использования материала, большая часть которого идет на стенку балок для обеспечения совместной работы полок. Кроме того, в сплошностенчатых, прокатных балках усложнен пропуск коммуникаций. По этой причине в современном строительстве нашли применение усовершенствованные системы балочных перекрытий.

Колонны представляют собой преимущественно вертикальные элементы, которые передают нагрузки на фундаменты или нижерасположенные конструкции здания.

Колонны являются очень важными с архитектурной точки зрения конструктивными элементами, так как их расположение влияет на внешний облик, внутренние пространственные решения быстровозводимых зданий и крепление ограждающих конструкций. Кроме того, габариты колонн вместе с последующей отделкой уменьшают полезную площадь помещений, что иногда может быть решающим фактором в выборе конструктивной схемы здания и типа сечений.

Рамой называют каркасную плоскую систему, состоящую из элементов, обеспечивающих пролет – ригелей, и элементов, обеспечивающих высоту – стоек.

Для организации внутреннего функционального пространства плоские рамы располагаются в здании параллельно, воспринимая нагрузки от второстепенной системы настила и прогонов. Пространственная работа каркаса из рам обеспечивается путем обустройства системы вертикальных и горизонтальных связей соответственно по стойкам и ригелям. Также жесткость каркаса можно повысить примыканием к железобетонным элементам и диафрагмам.

Конструкции с криволинейными арочными формами дают значительные возможности для достижения архитектурной выразительности, особенно в случае, если стены и кровля объединены единым конструктивным решением, которое позволяет устранить визуальную границу перехода между ними. Кроме эстетической привлекательности, арочная форма позволяет максимально использовать все полезное внутреннее пространство, минимизируя разницу между функциональным и строительным объемом здания. Малая строительная высота и визуальная «легкость» арок позволяет не только придавать архитектурно выразительный внешний вид зданиям, но и обеспечить внутреннее естественное освещение на необходимом уровне.